植物界的變色龍

石頭玉。(可可露@flickr (CC BY-NC-SA 2.0))

撰文|葉綠舒

動物會擬態(mimicry、crypsis)—讓自己看起來像其他的生物—早就不是新聞了,有些蝶蛾類的幼蟲會讓自己看起來像蛇、枯葉蝶讓自己看起來像一片枯葉、竹節蟲則模仿樹枝,讓自己不被捕食;蘭花螳螂讓自己看起來像花器,好捕食路過的昆蟲。植物的擬態更是令人拍案叫絕!有些蘭花會讓自己的花長得像蜂類的雌性,甚至連氣味也一併模仿,讓不知究裡的雄蜂撲上來一陣胡天胡地—完成授粉;澳洲檞寄生則是長得像它的宿主;許多有花斑(variegation)的植物則是模仿被啃過的植物,讓其他的宿主不取食或不在它上面產卵。而多肉植物中的石頭玉(Lithops)則模仿石頭,避免自己被吃掉。

絕大部分動植物的擬態,都是讓自己長得像某種(類)特定的生物;當然原產於非洲東部與馬達加斯加避役科(Chamaeleonidae)的變色龍(chameleon)中的一些種類則是藉由讓自己改變體色以融入周圍的環境,雖然不能說是擬態,但卻能讓自己看起來不那麼突出,以躲避天敵。

由於變色龍在體色上可以有超過一種的變化,現在也常用「變色龍」來形容立場多變的人。但變色龍其實多變的只是體色,外型是沒辦法變的;是否有什麼生物,可以模仿超過一種的生物呢?

大部分的人應該都會覺得不可能會有這樣的生物吧!那豈不就像「魔鬼終結者2」裡面的液態金屬人嗎?這樣的生物應該只存在於電影與魔法世界裡吧!

信不信由你,這樣的植物還真有;原產於南美洲智利中、南部與阿根廷的藤本植物Boquila trifoliolata,它在攀爬到其他樹上時,葉片的形狀會從原本的長鈍橢圓形三出複葉改變為宿主植物的形狀;甚至當它從一種植物攀爬到另一種植物時,葉片的型態也會跟著改變!這麼神奇的植物,稱呼它為「植物界的變色龍」應該當之無愧;更正確的說,應該可以稱呼它為「植物界的變形者」(shapeshifter)[1]!有趣的是,如果爬上了沒有葉片的樹幹時,它仍會維持原來的葉片形狀。

Boquila trifoliolata

 

改變葉片的形狀是為什麼呢?智利的研究團隊注意到有些動物會吃它—是否它改變葉片的形狀是為了混淆視聽、讓草食動物不去吃它呢?

研究團隊觀察的結果發現,攀爬在有葉片的樹幹上的「變色龍藤」,被取食的程度最輕;其次是沒有攀爬在任何植物上(長在地上)的藤蔓;而被取食的最嚴重的是攀爬到沒有葉片的樹幹上的藤蔓。也就是說,如果沒有可以模仿的對象,攀爬到樹上其實是弊多於利的。當然,一旦攀爬到有葉子的部分,透過成功的擬態,立刻就可以大量降低被取食的機會了。

但是究竟它是怎麼達成模仿的?植物能藉由光敏素(phytochrome)與隱花色素(cryptochrome)「看」到周遭環境的光質與光量,也能藉由向光素(phototropin)「看」到兩側光量的不平衡,並從這些資訊來調節生長的狀況與生長的方向;但要說植物能「看」見旁邊的植物長得什麼樣子,並加以模仿,這需要精巧的視覺系統…植物有嗎?

過去的研究曾在雙鞭藻(dinoflagellates)與衣藻屬(Chlamydomonas)發現眼點(eyespot),而有些雙鞭藻(warnowiid dinoflagellates)還發展出以粒線體與葉綠體組合而成的單眼型眼點(ocelloid)。可是這些構造都只存在於單細胞植物,並沒有任何多細胞植物具有這樣的構造[2]

是否是因為「變色龍藤」在攀爬的時候與宿主植物進行了基因的交換呢?過去在檞寄生上曾看到與宿主植物發生基因交換的實例,但如果是這樣,為什麼攀爬在沒有葉片的樹幹上的藤蔓,它的葉片不會變形成宿主的形狀呢?在研究團隊觀察到的實例上也發現,在有些擬態實例中,藤蔓與宿主之間並沒有接觸,純粹只是長得很靠近而已。

會不會是交換了「氣息」—揮發到空氣中的賀爾蒙如茉莉酸(JA,jasmonic acid)、水楊酸(SA,salicylic acid)或其他揮發性物質呢?這是有可能的,不過2015年有一篇研究發現,擬南芥可以偵測周圍的鄰居並針對同類進行趨避,而且這個趨避的反應似乎與光敏素B、隱花色素1與2以及向光素1與2有關[3]。所以「變色龍藤」的擬態是否也跟這些光受器相關呢?當然有可能,只是要如何證實究竟「變色龍藤」是如何「看」到旁邊的植物的長相,從而進行自身外型的改變,這就要大費周章了!

 

參考資料:

[1] Gianoli E. and Carrasco-Urra. 2014. Leaf mimicry in a climbing plant protects against herbivory. Curr. Biol. 24, 1-4.

[2] Gianoli E. 2017. Eyes in the chameleon vine? Trends in Plant Science. 22(1):4-5.

[3] New Phytologist (2015) 205: 329–338 doi: 10.1111/nph.13040

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

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